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Organización de Computadoras

Clase 8

Notas de Clase 8 2

Temas de Clase

Organización de Registros

Instrucciones

Notas de Clase 8 3

Organización de registros

Registros visibles al usuario: son utilizados por el programador.

Registros de control y estado: son utilizados por la UC para controlar la operación de la CPU (no son visibles por el programador).

Notas de Clase 8 4

Registros visibles al usuario

Propósito general

Datos

Dirección

Códigos de condición

Notas de Clase 8 5

Registros visibles al usuario(2)

Pueden ser asignados a una variedad de funciones:

cualquier registro de propósito general puede contener el operando para cualquier código de operación (verdadero propósito)

pueden existir restricciones (ej. registros dedicados a operaciones en PF)

Notas de Clase 8 6

Registros visibles al usuario(3)

se pueden utilizar para direccionamiento (ej. indirecto de registro)

sólo para datos ó sólo para direcciones

los registros de dirección pueden ser asignados para un mdd (ej. reg índice para direccionamiento autoindexado)

Notas de Clase 8 7

Discusión

¿Todos los registros de propósito general ó especializar su uso?

Todos de propósito general: afecta al tamaño de las instrucciones.

Especializados: puede estar implícito en el código de operación a qué registro se refiere (ej. Acumulador). Se ahorran bits. Limitan la flexibilidad del programador.

No hay una receta.

Notas de Clase 8 8

Número de registros

Afecta al tamaño de la instrucción.

Mayor No de registros, más bits para

especificarlos en la instrucción.

Pocos registros: más referencias a memoria

No óptimo: entre 8 y 32 reg. Más, no hay gran mejora (aumenta tamaño de la instrucción).

2do cuatrimestre: discutimos RISC.

Notas de Clase 8 9

Longitud de los registros

De direcciones: deben ser capaces de almacenar la dirección más grande.

De datos: deben estar habilitados para almacenar la mayoría de los tipos de datos.

Algunas máquinas permiten 2 registros contiguos utilizados como un solo registro para almacenar valores de doble longitud.

Notas de Clase 8 10

Bits de condición (banderas)

Bits establecidos por la CPU como resultado de operaciones.

Pueden ser utilizados por las instrucciones de bifurcación condicional.

Generalmente no son alterados por el programador.

Notas de Clase 8 11

Registros de control y estado

Empleados para controlar la operación de la CPU. En la mayoría de las máquinas no son visibles al usuario.

Los 4 esenciales para la ejecución de instrucciones:

• Contador de programa (PC)

• Registro de instrucción (IR)

• Registro de dirección de memoria (MAR)

• Registro buffer de memoria (MBR)

Notas de Clase 8 12

Reg. de control y estado (2)

Los 4 reg recién mencionados se emplean para el movimiento de datos entre la cpu y memoria.

Dentro de la CPU los datos se deben presentar a la ALU para procesamiento, ésta puede acceder al MBR y a los reg visibles por el usuario. Puede haber también reg temporales adicionales para intercambiar datos con el MBR y demás reg visibles.

Notas de Clase 8 13

Organización de registros CPU PII Intel (principales)

AH AL

BH BL

CH CL

DH DL

EAX

EBX

ECX

EDX

16 8 8

De uso general

A X

B X

C X

D X

Notas de Clase 8 14

Organización de registros CPU PII Intel (principales)(2)

CS

SS

DS

ES

FS

GS

16

Segmentos

Notas de Clase 8 15


EIP

EFLAGS

PC y banderas

Notas de Clase 8 16


• AX : acumulador, es el principal en las operaciones aritméticas

• BX : puntero base (dir de memoria)

• CX : contador, interviene en instrucciones de ciclo

• DX : datos, participa en multiplicación y división

Notas de Clase 8 17


SI y DI : apuntadores que utilizan las instrucciones que recorren arreglos o tablas

BP y SP : también son apuntadores a memoria, pero a una zona especial: pila ó stack

E : reg de 32 bits

Notas de Clase 8 18

Organización de registros CPU MOTOROLA 68000

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

32 De Datos

Notas de Clase 8 19

Organización de registros CPU MOTOROLA 68000 (2)

A0

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A7’

De Direcciones

Apuntador del stack usuario

Apuntador del stack supervisor

Notas de Clase 8 20

Organización de registros CPU MOTOROLA 68000 (3)

• 8 registros de 32 bits de datos

• 9 registros de direcciones

• 2 stacks: uno para usuario y otro para S.O.

PC

Estado

Notas de Clase 8 21

Instrucciones - Intel

Tienen la forma :

instrucción destino,fuente

destino y fuente son 2 operandos, donde c/u de ellos está especificado por alguno de los mdd vistos, el otro operando es un registro de la CPU

Notas de Clase 8 22

Instrucciones - Intel (2)

Llamando :

• mem = especificación de una dirección de memoria

• reg = registro de la CPU

• inm = dato inmediato

Las instrucciones tienen la forma

Notas de Clase 8 23


• Instrucción mem, reg

• Instrucción reg , mem

• Instrucción reg , reg

• Instrucción reg , inm

• Instrucción mem, inm

Notas de Clase 8 24


El nombre destino y fuente proviene del hecho que si hay un movimiento de datos, es desde la derecha (fuente) hacia la izquierda (destino).

En una suma hay 2 operandos y el resultado se almacena en el lugar del operando izquierdo (destino).

Notas de Clase 8 25

Instrucciones - Intel 8086

Ejemplos:

• ADD AX,BX AX=AX+BX

• ADD AL,AH AL=AL+AH

• MOV AL,CH AL=CH

• SUB AX,BX AX=AX - BX

Direccionamiento por registro

Notas de Clase 8 26

Instrucciones - Intel 8086 (2)

Ejemplos:

• ADD AX,35AFh AX=AX+35AFh

• ADD AL,15 AL=AL+15

• MOV AL,3Eh AL=3Eh

• SUB AX,1234h AX=AX - 1234h

Direccionamiento Inmediato

Notas de Clase 8 27


Ejemplos:

• ADD AX, [35AFh]

AX = AX + contenido direcc. 35AFh y 35B0h

• ADD AL, DATO

AL = AL + contenido variable DATO (8 bits)

• MOV CH, NUM1

CH = contenido variable NUM1 (8 bits)

Direccionamiento Directo

Notas de Clase 8 28


Ejemplos:

• ADD AX, [BX]

AX = AX + dato almacenado en dirección contenida en BX y la que sigue

• MOV [BX], AL

dato en la dirección contenida en BX = AL

Direccionamiento Indirecto por registro

Notas de Clase 8 29


Ejemplos:

• MOV CX, [BX+SI]

CX = dato almacenado en la direcc. BX+SI y la siguiente

• MOV [BX+DI], AL

dato almacenado en la direcc. BX+DI = AL

Direccionamiento base + índice

Notas de Clase 8 30


Ejemplos:

• MOV AL, [BX+2]

AL=dato almacenado en dir BX+2

• MOV [BX+2Ah], AX

dato almacenado en dir BX+2Ah y la que sigue = AX (16 bits)

Direccionamiento Relativo por registro

Notas de Clase 8 31


Ejemplos:

• MOV AL, [BX+SI+2]

AL = dato almacenado en la dir BX+SI+2

• MOV [BX+DI+2Ah], AX

dato almacenado en la dir BX+DI+2Ah y la que sigue = AX (16 bits)

Direccionamiento relativo base+índice

Notas de Clase 8 32

Formatos de instrucción- Criterios de diseño

¿Instrucciones cortas ó largas?

No de bits/seg

ancho de banda de la memoria

Velocidad procesador/Velocidad memoria

Instrucciones más cortas

el procesador “parece” más rápido.

Notas de Clase 8 33

Formatos de instrucción- Criterios de diseño (2)

Suficientes bits para expresar todas las operaciones deseadas.

La experiencia demuestra dejar bits libres para el futuro.

Cantidad de bits de datos.

Notas de Clase 8 34

Ejemplo para MSX88

ORG 2000H

MOV BX,3000H

MOV AX,[BX]

ADD BX, 02H

MOV CX,[BX]

ADD AX,CX

PUSH AX

POP DX

HLT

org 3000h

db 55h, 33h, 44h, 22h

END

Editar prueba.asm

Usar Editor de textos

Ensamblar prueba.asm Usar Asm88

Prueba.o y Prueba.lst

Enlazar prueba.o Usar Link88

Prueba.eje

Usar MSX88 Cargar prueba.eje y ejecutar

Notas de Clase 8 35

Archivo .lst Dir. Código máquina Línea Código en lenguaje ensamble 1 ORG 2000H 2000 BB 00 30 2 MOV BX,3000H 2003 8B 07 3 MOV AX,[BX] 2005 81 C3 02 00 4 ADD BX, 02H 2009 8B 0F 5 MOV CX,[BX] 200B 03 C1 6 ADD AX,CX 200D 50 7 PUSH AX 200E 5A 8 POP DX 200F F4 9 HLT 10 11 org 3000h 3000 55 33 44 22 12 db 55h, 33h, 44h, 22h 13 END S I M B O L O S: Nombre: Tipo: Valor:

Notas de Clase 8 36

mas información …

Organización de los registros

Capítulo 11 apartado 11.2. Stallings, W., 5º Ed.

Formatos de instrucciones

Capítulo 10 apartado 10.3.y 10.4 Stallings, W., 5º Ed.

Links de interés http://www.intel.com/museum/online/hist_micro/hof/index.htm

Simulador MSX88

En Descargas de página web de cátedra

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